JP2017210959A - Cooling passage for gas turbine rotor blade - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cooling passage for a gas turbine rotor blade.SOLUTION: The present disclosure is directed to a rotor blade 100 for a gas turbine engine. The rotor blade 100 includes an airfoil 126, a tip shroud 128 having side surfaces 146, 148 and a radially outer surface 142, and a transition portion 150 coupling the tip shroud 128 to the airfoil 126. The airfoil 126, the transition portion 150, and the tip shroud 128 collectively define primary cooling passages 152A, 152B therein. The primary cooling passages 152A, 152B include primary cooling passage outlets 154A, 154B defined by the side surfaces 146, 148 of the tip shroud 128.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本開示は、一般的にはガスタービンエンジンに関する。より詳細には、本開示は、ガスタービンエンジンのロータブレードに関する。   The present disclosure relates generally to gas turbine engines. More particularly, the present disclosure relates to gas turbine engine rotor blades.

ガスタービンエンジンは、一般的に、圧縮機部、燃焼部、タービン部、および排気部を含む。圧縮機部は、ガスタービンエンジンに流入する作動流体の圧力を徐々に増加させ、この圧縮された作動流体を燃焼部に供給する。圧縮された作動流体および燃料(例えば、天然ガス)は、燃焼部内で混合され、燃焼チャンバ内で燃焼して、高圧および高温の燃焼ガスを生成する。燃焼ガスは、燃焼部からタービン部に流れ、そこで膨張して仕事を発生させる。例えば、タービン部における燃焼ガスの膨張は、例えば発電機に接続されたロータシャフトを回転させて、電気を発生させることができる。次いで、燃焼ガスは、排気部を介してガスタービンから排出される。   A gas turbine engine typically includes a compressor section, a combustion section, a turbine section, and an exhaust section. The compressor section gradually increases the pressure of the working fluid flowing into the gas turbine engine, and supplies the compressed working fluid to the combustion section. Compressed working fluid and fuel (eg, natural gas) are mixed in the combustion section and burned in the combustion chamber to produce high pressure and high temperature combustion gases. Combustion gas flows from the combustion section to the turbine section where it expands to produce work. For example, the expansion of the combustion gas in the turbine section can generate electricity by rotating a rotor shaft connected to a generator, for example. Next, the combustion gas is exhausted from the gas turbine through the exhaust section.

タービン部は、そこを流れる燃焼ガスから運動エネルギーおよび/または熱エネルギーを抽出する複数のロータブレードを含む。特定の実施形態では、複数のロータブレードの一部または全部は、フィレット部分によって翼形部分に結合された先端シュラウドを含む。これらのロータブレードは、一般に極端に高温の環境で動作する。このように、ロータブレードは、通常、その中に画定された1つまたは複数の冷却通路を含む。ガスタービンエンジンの運転中に、圧縮空気などの冷却媒体が1つまたは複数の冷却通路を通って流れてロータブレードを冷却する。それにもかかわらず、フィレット部分および先端シュラウドに十分な冷却を提供する従来の冷却通路構成は、ロータブレードの重量を増加させ、これは望ましくない場合がある。   The turbine section includes a plurality of rotor blades that extract kinetic and / or thermal energy from the combustion gases flowing therethrough. In certain embodiments, some or all of the plurality of rotor blades include a tip shroud coupled to the airfoil portion by a fillet portion. These rotor blades generally operate in extremely hot environments. As such, the rotor blade typically includes one or more cooling passages defined therein. During operation of a gas turbine engine, a cooling medium, such as compressed air, flows through one or more cooling passages to cool the rotor blades. Nevertheless, conventional cooling passage configurations that provide sufficient cooling to the fillet portion and tip shroud increase the weight of the rotor blade, which may be undesirable.

米国特許第8348612号明細書U.S. Pat. No. 8,348,612

本技術の態様および利点は、その一部を以下の説明に記載しており、あるいはその説明から明らかになり、あるいは本技術の実施により学ぶことができる。   Aspects and advantages of the present technology are set forth in part in the following description, or are obvious from the description, or can be learned by practice of the technology.

一態様では、本開示は、ガスタービンエンジンのロータブレードに関する。ロータブレードは、翼形部と、側面および半径方向外面を有する先端シュラウドと、先端シュラウドを翼形部に結合する移行部分と、を含む。翼形部、移行部分、および先端シュラウドは、集合的にその中に一次冷却通路を画定する。一次冷却通路は、先端シュラウドの側面によって画定される一次冷却通路出口を含む。   In one aspect, the present disclosure is directed to a gas turbine engine rotor blade. The rotor blade includes an airfoil, a tip shroud having a side surface and a radially outer surface, and a transition portion coupling the tip shroud to the airfoil. The airfoil, transition portion, and tip shroud collectively define a primary cooling passage therein. The primary cooling passage includes a primary cooling passage outlet defined by a side surface of the tip shroud.

本開示のさらなる態様は、圧縮機部分、燃焼部分、およびタービン部分を有するガスタービンエンジンに関する。タービン部分は、1つまたは複数のロータブレードを含む。各ロータブレードは、翼形部と、側面および半径方向外面を有する先端シュラウドと、先端シュラウドを翼形部に結合する移行部分と、を含む。翼形部、移行部分、および先端シュラウドは、集合的にその中に一次冷却通路を画定する。一次冷却通路は、先端シュラウドの側面によって画定される一次冷却通路出口を含む。   A further aspect of the present disclosure relates to a gas turbine engine having a compressor portion, a combustion portion, and a turbine portion. The turbine portion includes one or more rotor blades. Each rotor blade includes an airfoil, a tip shroud having sides and a radially outer surface, and a transition portion coupling the tip shroud to the airfoil. The airfoil, transition portion, and tip shroud collectively define a primary cooling passage therein. The primary cooling passage includes a primary cooling passage outlet defined by a side surface of the tip shroud.

本技術のこれらおよび他の特徴、態様および利点は、以下の説明および添付の特許請求の範囲を参照して、よりよく理解されよう。添付の図面は、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成するものであるが、本技術の実施形態を例示し、また説明とともに本技術の原理を説明する働きをする。   These and other features, aspects and advantages of the present technology will be better understood with reference to the following description and appended claims. The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of this specification, illustrate embodiments of the technology and, together with the description, serve to explain the principles of the technology.

本技術の完全かつ可能な開示は、その最良の形態を含み、当業者に向けられて、本明細書に記載されており、それは以下の添付の図面を参照している。   The complete and possible disclosure of the present technology, including its best mode, is directed to those skilled in the art and is described herein, which refers to the following accompanying drawings.

本明細書で開示される様々な実施形態を組み込むことができる例示的なガスタービンエンジンの概略図である。1 is a schematic diagram of an exemplary gas turbine engine that may incorporate various embodiments disclosed herein. FIG. 本明細書に開示された実施形態による、図1に示すガスタービンに組み込むことができる例示的なロータブレードの正面図である。2 is a front view of an exemplary rotor blade that may be incorporated into the gas turbine shown in FIG. 1 according to embodiments disclosed herein. FIG. 図2に示す例示的なロータブレードの上面図であり、その様々な特徴をさらに示す。FIG. 3 is a top view of the exemplary rotor blade shown in FIG. 2, further illustrating various features thereof. 図2および図3に示すロータブレードの一部の拡大斜視図であり、翼形部および先端シュラウドの半径方向外側部分を示す。FIG. 4 is an enlarged perspective view of a portion of the rotor blade shown in FIGS. 2 and 3, showing the radially outer portion of the airfoil and tip shroud. おおよそ図4の線5−5に沿って取られた翼形部および先端シュラウドの断面図であり、第1の一次冷却通路および第2の一次冷却通路の一実施形態を示す。FIG. 5 is a cross-sectional view of the airfoil and tip shroud taken generally along line 5-5 of FIG. 4, illustrating one embodiment of a first primary cooling passage and a second primary cooling passage. おおよそ図4の線5−5に沿って取られた翼形部および先端シュラウドの断面図であり、第1の一次冷却通路の別の実施形態を示す。FIG. 5 is a cross-sectional view of the airfoil and tip shroud taken generally along line 5-5 of FIG. 4, showing another embodiment of the first primary cooling passage. 先端シュラウドの一部の正面図であり、第1の一次冷却通路出口を示す。FIG. 4 is a front view of a portion of the tip shroud, showing a first primary cooling passage outlet. 1つまたは複数のタービュレータの一実施形態を示す第1の一次冷却通路の拡大断面図である。2 is an enlarged cross-sectional view of a first primary cooling passage showing one embodiment of one or more turbulators. FIG. 1つまたは複数のタービュレータの代替的な実施形態を示す第1の一次冷却通路の拡大断面図である。FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of a first primary cooling passage showing an alternative embodiment of one or more turbulators. 1つまたは複数のタービュレータのさらなる実施形態を示す第1の一次冷却通路の拡大断面図である。FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of a first primary cooling passage showing a further embodiment of one or more turbulators. 第1および/または第2の一次冷却通路を形成するのに使用するジャケット付きコアおよび鋳型の一実施形態の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of one embodiment of a jacketed core and mold used to form first and / or second primary cooling passages. おおよそ図4の線5−5に沿って取られた翼形部および先端シュラウドの断面図であり、第1の一次冷却通路のさらなる実施形態を示す。FIG. 5 is a cross-sectional view of the airfoil and tip shroud taken generally along line 5-5 of FIG. 4, showing a further embodiment of the first primary cooling passage.

本明細書および図面における符号の反復使用は、本技術の同じまたは類似の特徴もしくは要素を表すことを意図している。   Repeat use of reference characters in the present specification and drawings is intended to represent same or analogous features or elements of the present technology.

本技術の実施形態を示すために、ここで詳細に参照を行うが、それの1つまたは複数の実施例を添付の図面に示す。詳細な説明は、図面の特徴を参照するために、数字および文字の符号を用いる。図面および説明の同様のまたは類似の符号は、本技術の同様のまたは類似の部材を指すために用いている。本明細書において、「第1の」、「第2の」、および「第3の」という用語は、1つの構成要素と別の構成要素とを区別するために交換可能に用いることができ、個々の構成要素の位置または重要性を示すことを意図しない。「上流」および「下流」という用語は、流体経路における流体流れについての相対的方向を示す。例えば、「上流」は流体がそこから流れる方向を示し、「下流」は流体がそこへ流れる方向を示す。   Reference will now be made in detail to the embodiments of the technology, one or more examples of which are illustrated in the accompanying drawings. The detailed description uses numerical and letter designations to refer to features of the drawings. Like or similar symbols in the drawings and description are used to refer to like or similar parts of the technology. In this specification, the terms "first", "second", and "third" can be used interchangeably to distinguish one component from another component; It is not intended to indicate the location or importance of individual components. The terms “upstream” and “downstream” indicate relative directions for fluid flow in the fluid path. For example, “upstream” indicates the direction in which the fluid flows therefrom, and “downstream” indicates the direction in which the fluid flows.

各実施例は本技術の説明のために提供するものであって、本技術を限定するものではない。実際、本技術の範囲または趣旨を逸脱せずに、修正および変更が本発明において可能であることは、当業者にとって明らかであろう。例えば、一実施形態の一部として図示または記載する特徴は、さらに別の実施形態を与えるために、別の実施形態で用いることができる。したがって、本技術は、添付の請求の範囲およびそれらの等価物の範囲に入るこのような修正および変更を包括することが意図されている。産業用または陸上用のガスタービンが本明細書に示され説明されているが、本明細書に示され説明される本技術は、特許請求の範囲に特に明記しない限り、陸上および/または産業用ガスタービンに限定されない。例えば、本明細書に記載の技術は、航空ガスタービン(例えば、ターボファンなど)、蒸気タービン、および海洋ガスタービンを含むが、これらに限定されない任意のタイプのタービンに使用することができる。   Each example is provided by way of explanation of the present technology and not limitation of the present technology. In fact, it will be apparent to those skilled in the art that modifications and variations can be made in the present invention without departing from the scope or spirit of the technology. For example, features illustrated or described as part of one embodiment can be used in another embodiment to provide a still further embodiment. Accordingly, the technology is intended to embrace such modifications and variations that fall within the scope of the appended claims and their equivalents. Although industrial or terrestrial gas turbines are shown and described herein, the techniques shown and described herein are intended for terrestrial and / or industrial use unless otherwise specified in the claims. It is not limited to gas turbines. For example, the techniques described herein may be used with any type of turbine, including but not limited to aviation gas turbines (eg, turbofans, etc.), steam turbines, and marine gas turbines.

ここで図面を参照すると、図面全体にわたって同一の符号は同じ要素を示しており、図1はガスタービンエンジン10を概略的に示している。本開示のタービンエンジン10は、ガスタービンエンジンである必要はなく、蒸気タービンエンジンまたは他の適切なエンジンなどの任意の適切なタービンエンジンであってもよいことを理解されたい。ガスタービンエンジン10は、入口部12と、圧縮機部14と、燃焼部16と、タービン部18と、排気部20と、を含む。圧縮機部14およびタービン部18は、シャフト22によって結合されてもよい。シャフト22は、シャフト22を形成するために互いに結合された単一のシャフトまたは複数のシャフトセグメントであってもよい。   Referring now to the drawings, wherein like numerals indicate like elements throughout the drawings, FIG. 1 schematically illustrates a gas turbine engine 10. It should be understood that the turbine engine 10 of the present disclosure need not be a gas turbine engine and may be any suitable turbine engine, such as a steam turbine engine or other suitable engine. The gas turbine engine 10 includes an inlet portion 12, a compressor portion 14, a combustion portion 16, a turbine portion 18, and an exhaust portion 20. The compressor portion 14 and the turbine portion 18 may be coupled by a shaft 22. The shaft 22 may be a single shaft or a plurality of shaft segments coupled together to form the shaft 22.

タービン部18は、一般に、複数のロータディスク26(そのうちの1つを示す)を有するロータシャフト24と、ロータディスク26から半径方向外側に延在し、ロータディスク26に相互接続されている複数のロータブレード28と、を含む。各ロータディスク26は、タービン部18を通って延在するロータシャフト24の一部に結合されてもよい。タービン部18は、ロータシャフト24およびロータブレード28を円周方向に取り囲む外側ケーシング30をさらに含み、それによりタービン部18を通る高温ガス経路32を少なくとも部分的に画定する。   The turbine section 18 generally includes a rotor shaft 24 having a plurality of rotor disks 26 (one of which is shown) and a plurality of interconnected to the rotor disks 26 extending radially outward from the rotor disks 26. Rotor blade 28. Each rotor disk 26 may be coupled to a portion of the rotor shaft 24 that extends through the turbine section 18. The turbine section 18 further includes an outer casing 30 that circumferentially surrounds the rotor shaft 24 and the rotor blades 28, thereby at least partially defining a hot gas path 32 through the turbine section 18.

運転中、空気または別の作動流体が入口部12を通って圧縮機部14に流れ、ここで空気が徐々に圧縮されて、燃焼部16内の燃焼器(図示せず)に加圧空気が提供される。加圧空気は燃料と混合され、各燃焼器内で燃焼されて燃焼ガス34を生成する。燃焼ガス34は高温ガス経路32に沿って燃焼部16からタービン部18に流れ、そこでエネルギー(運動および/または熱)が燃焼ガス34からロータブレード28に伝達され、ロータシャフト24を回転させる。次いで、機械的回転エネルギーを使用して、圧縮機部14に動力を供給し、および/または電気を発生させることができる。タービン部18から出た燃焼ガス34は、排気部20を介してガスタービンエンジン10から排出される。   During operation, air or another working fluid flows through the inlet section 12 to the compressor section 14 where the air is gradually compressed and compressed air is supplied to a combustor (not shown) in the combustion section 16. Provided. The pressurized air is mixed with fuel and burned in each combustor to produce combustion gas 34. The combustion gas 34 flows along the hot gas path 32 from the combustion section 16 to the turbine section 18 where energy (motion and / or heat) is transferred from the combustion gas 34 to the rotor blade 28 and rotates the rotor shaft 24. The mechanical rotational energy can then be used to power the compressor section 14 and / or generate electricity. The combustion gas 34 exiting from the turbine unit 18 is exhausted from the gas turbine engine 10 via the exhaust unit 20.

図2および図3は、本明細書で開示される1つまたは複数の実施形態を組み込むことができ、図1に示すロータブレード28の代わりにガスタービンエンジン10のタービン部18に組み込むことができる例示的なロータブレード100の図である。図2および図3に示すように、ロータブレード100は、軸方向A、半径方向R、および円周方向Cを画定する。半径方向Rは、軸方向Aにほぼ直交して延び、円周方向Cは、軸方向Aの周りにほぼ同心状に延びる。   2 and 3 can incorporate one or more embodiments disclosed herein and can be incorporated into the turbine section 18 of the gas turbine engine 10 in place of the rotor blade 28 shown in FIG. 1 is a diagram of an exemplary rotor blade 100. FIG. As shown in FIGS. 2 and 3, the rotor blade 100 defines an axial direction A, a radial direction R, and a circumferential direction C. The radial direction R extends substantially perpendicular to the axial direction A, and the circumferential direction C extends substantially concentrically around the axial direction A.

図2および図3に示すように、ロータブレード100は、タービン部18(図1)の高温ガス経路32を流れる燃焼ガス34の半径方向内側の流れ境界として一般に役立つプラットフォーム102を含む。より具体的には、プラットフォーム102は、半径方向外面106から半径方向に離間された半径方向内面104を含む。プラットフォーム102はまた、後縁110から軸方向に離間した前縁108を含む。前縁108は、燃焼ガス34の流れの中に配置され、後縁110は、前縁108の下流に配置される。さらに、プラットフォーム102は、負圧側スラッシュ面114から円周方向に離間した正圧側スラッシュ面112を含む。   As shown in FIGS. 2 and 3, the rotor blade 100 includes a platform 102 that generally serves as a radially inner flow boundary for the combustion gas 34 flowing through the hot gas path 32 of the turbine section 18 (FIG. 1). More specifically, platform 102 includes a radially inner surface 104 that is radially spaced from radially outer surface 106. The platform 102 also includes a leading edge 108 that is axially spaced from the trailing edge 110. The leading edge 108 is disposed in the flow of combustion gas 34 and the trailing edge 110 is disposed downstream of the leading edge 108. Further, the platform 102 includes a pressure side slash surface 112 circumferentially spaced from the suction side slash surface 114.

図2に示すように、ロータブレード100は、プラットフォーム102の半径方向内面104から半径方向内向きに延在するシャンク部分116を含む。1つまたは複数のエンジェルウィング118は、シャンク部分116から軸方向外向きに延在することができる。シャンク部分116およびプラットフォーム102は、図2に示す実施形態において、シャンクポケット120を集合的に画定する。それにもかかわらず、いくつかの実施形態では、シャンク部分116およびプラットフォーム102は、シャンクポケット120を画定しなくてもよい。   As shown in FIG. 2, the rotor blade 100 includes a shank portion 116 that extends radially inward from the radially inner surface 104 of the platform 102. One or more angel wings 118 may extend axially outward from the shank portion 116. The shank portion 116 and platform 102 collectively define the shank pocket 120 in the embodiment shown in FIG. Nevertheless, in some embodiments, the shank portion 116 and the platform 102 may not define the shank pocket 120.

ロータブレード100はまた、シャンク部分116から半径方向内向きに延在する根元部分122を含む。根元部分122は、ロータブレード100をロータディスク26(図1)に相互接続または固定することができる。図2に示す実施形態では、根元部分122は、モミツリー構成を有する。それにもかかわらず、根元部分122は、任意の適切な構成(例えば、ダブテール構成など)を有してもよい。さらに、根元部分122は、冷却空気がロータブレード100に入ることを可能にする吸気ポート124を画定することができる。   The rotor blade 100 also includes a root portion 122 that extends radially inward from the shank portion 116. The root portion 122 can interconnect or secure the rotor blade 100 to the rotor disk 26 (FIG. 1). In the embodiment shown in FIG. 2, the root portion 122 has a fir tree configuration. Nevertheless, the root portion 122 may have any suitable configuration (eg, a dovetail configuration). Further, the root portion 122 can define an intake port 124 that allows cooling air to enter the rotor blade 100.

ロータブレード100は、プラットフォーム102の半径方向外面106から先端シュラウド128まで半径方向外向きに延在する翼形部126をさらに含む。このように、先端シュラウド128は、概して、ロータブレード100の半径方向最外部を画定することができる。翼形部126は、翼形部根元130(すなわち、翼形部126とプラットフォーム102との間の交差点)でプラットフォーム102に結合する。いくつかの実施形態では、翼形部根元130は、翼形部126とプラットフォーム102との間を移行する半径またはフィレット(図示せず)であってもよい。この点において、翼形部126は、翼形部根元130と先端シュラウド128との間に延在する翼形部翼幅132を画定する。翼形部126はまた、正圧側壁134と、対向する負圧側壁136と、を含む。正圧側壁134と負圧側壁136は、燃焼ガス34の流れの中に配向された翼形部126の前縁138で一緒に接合されているか相互接続されている。正圧側壁134および負圧側壁136もまた、前縁138の下流に間隔を置いて配置された翼形部126の後縁140で一緒に接合されているか、相互接続されている。正圧側壁134および負圧側壁136は、前縁138および後縁140の周りで連続している。正圧側壁134は概ね凹状であり、負圧側壁136は概ね凸状である。   The rotor blade 100 further includes an airfoil 126 that extends radially outward from the radially outer surface 106 of the platform 102 to the tip shroud 128. As such, the tip shroud 128 can generally define the radially outermost portion of the rotor blade 100. The airfoil 126 is coupled to the platform 102 at the airfoil root 130 (ie, the intersection between the airfoil 126 and the platform 102). In some embodiments, the airfoil root 130 may be a radius or fillet (not shown) that transitions between the airfoil 126 and the platform 102. In this regard, the airfoil 126 defines an airfoil span 132 that extends between the airfoil root 130 and the tip shroud 128. The airfoil 126 also includes a pressure side wall 134 and an opposing suction side wall 136. The pressure side wall 134 and the pressure side wall 136 are joined or interconnected together at the leading edge 138 of the airfoil 126 oriented in the flow of the combustion gas 34. The pressure side wall 134 and the pressure side wall 136 are also joined or interconnected together at the trailing edge 140 of the airfoil 126 spaced downstream of the leading edge 138. The pressure side wall 134 and the suction side wall 136 are continuous around the leading edge 138 and the trailing edge 140. The pressure side wall 134 is generally concave and the pressure side wall 136 is generally convex.

上述したように、先端シュラウド128は、ロータブレード100の半径方向外側端部に配置される。先端シュラウド128は、ロータブレード100を越えて逃げる燃焼ガス34の量を減少させる。図3および図4に示す実施形態では、先端シュラウド128は、そこから半径方向外側に延在するレール144を有する半径方向外面142を含む。代替的な実施形態は、より多くのレール144(例えば、2つのレール144、3つのレール144など)を含んでもよいし、あるいはレール144を全く含まなくてもよい。先端シュラウド128はまた、翼形部126の前縁138および後縁140で相互接続された正圧側側面146および負圧側側面148を含む。図3に示す実施形態では、正圧側側面146および負圧側側面148は、概して、翼形部126の正圧側壁134および負圧側壁136と整列しない。さらに、先端シュラウド128は、その半径方向外面142から半径方向内向きに配置された半径方向内面178を含む。   As described above, the tip shroud 128 is disposed at the radially outer end of the rotor blade 100. The tip shroud 128 reduces the amount of combustion gas 34 that escapes beyond the rotor blade 100. In the embodiment shown in FIGS. 3 and 4, the tip shroud 128 includes a radially outer surface 142 having rails 144 extending radially outward therefrom. Alternative embodiments may include more rails 144 (eg, two rails 144, three rails 144, etc.) or no rails 144 at all. The tip shroud 128 also includes a pressure side 146 and a suction side 148 interconnected by the leading edge 138 and trailing edge 140 of the airfoil 126. In the embodiment shown in FIG. 3, the pressure side surface 146 and the suction side surface 148 are generally not aligned with the pressure side wall 134 and the suction side wall 136 of the airfoil 126. In addition, the tip shroud 128 includes a radially inner surface 178 disposed radially inward from its radially outer surface 142.

ここで図5を参照すると、移行部分150は、先端シュラウド128を翼形部126の半径方向外側端部に結合する。その移行部分150は、高温ガス経路32内の燃焼ガス34に曝される外面180を含む。外面180は、翼形部126の正圧側および負圧側の壁134、136の外面を先端シュラウド128の半径方向内面178に結合する。図5および図6に示す実施形態では、移行部分150は、翼形部126と先端シュラウド128との間を移行するフィレット部分である。別の実施形態では、移行部分150は、翼形部126と先端シュラウド128との間の面取り(図示せず)または他の適切な移行を含んでもよい。   Referring now to FIG. 5, the transition portion 150 couples the tip shroud 128 to the radially outer end of the airfoil 126. The transition portion 150 includes an outer surface 180 that is exposed to the combustion gas 34 in the hot gas path 32. The outer surface 180 couples the outer surfaces of the pressure and suction walls 134, 136 of the airfoil 126 to the radially inner surface 178 of the tip shroud 128. In the embodiment shown in FIGS. 5 and 6, transition portion 150 is a fillet portion that transitions between airfoil 126 and tip shroud 128. In another embodiment, transition portion 150 may include a chamfer (not shown) or other suitable transition between airfoil 126 and tip shroud 128.

ロータブレード100は、冷却空気が流れる1つまたは複数の冷却一次通路を内部に画定する。図5に示す実施形態では、翼形部126、移行部分150、および先端シュラウド128は、その中に第1の一次冷却通路152Aおよび第2の一次冷却通路152Bを集合的に画定する。それにもかかわらず、ロータブレード100は、必要に応じてまたは所望されるように、より多くの、またはより少ない一次冷却通路を画定することができる。実際、ロータブレード100は、少なくとも1つの一次冷却通路を画定する限り、任意の数の一次冷却通路を画定することができる。   The rotor blade 100 defines therein one or more cooling primary passages through which cooling air flows. In the embodiment shown in FIG. 5, airfoil 126, transition portion 150, and tip shroud 128 collectively define a first primary cooling passage 152A and a second primary cooling passage 152B therein. Nevertheless, the rotor blade 100 can define more or fewer primary cooling passages as needed or desired. In fact, the rotor blade 100 can define any number of primary cooling passages as long as it defines at least one primary cooling passage.

第1および第2の一次冷却通路152A、152Bの各々は、対応する入口を含む。いくつかの実施形態では、根元部分122によって画定される吸気ポート124(図2)は、第1および第2の一次冷却通路152A、152Bの入口であってもよい。このような実施形態では、根元部分122、シャンク部分116、プラットフォーム102、翼形部126、移行部分150、および先端シュラウド128は、その中に第1および第2の一次冷却通路152A、152Bを集合的に画定する。他の実施形態では、第1および第2の一次冷却通路152A、152Bの入口は、根元部分122、シャンク部分116、プラットフォーム102、および/または翼形部126によって画定されたチャンバ、通路、またはキャビティ(例えば、シャンクポケット120)のうちのいずれかと結合することができる。   Each of the first and second primary cooling passages 152A, 152B includes a corresponding inlet. In some embodiments, the intake port 124 (FIG. 2) defined by the root portion 122 may be the inlet of the first and second primary cooling passages 152A, 152B. In such an embodiment, root portion 122, shank portion 116, platform 102, airfoil 126, transition portion 150, and tip shroud 128 collect therein first and second primary cooling passages 152A, 152B. To be defined. In other embodiments, the inlets of the first and second primary cooling passages 152A, 152B are chambers, passages, or cavities defined by the root portion 122, the shank portion 116, the platform 102, and / or the airfoil 126. (E.g., shank pocket 120).

第1および第2の一次冷却通路152A、152Bは、それぞれ第1の一次冷却通路出口154Aおよび第2の一次冷却通路出口154Bで終端している。第1および第2の一次冷却通路出口154A、154Bの両方は、先端シュラウド128によって画定される。図5に示す実施形態では、先端シュラウド128の正圧側側面146が第1の一次冷却通路出口154Aを画定し、先端シュラウド128の負圧側側面148が第2の一次冷却通路出口154Bを画定する。それにもかかわらず、第1および第2の一次冷却通路出口154A、154Bの各々は、先端シュラウド128の正圧側側面146または負圧側側面148のいずれかによって画定されてもよい。   The first and second primary cooling passages 152A and 152B terminate at a first primary cooling passage outlet 154A and a second primary cooling passage outlet 154B, respectively. Both the first and second primary cooling passage outlets 154A, 154B are defined by a tip shroud 128. In the embodiment shown in FIG. 5, the pressure side 146 of the tip shroud 128 defines a first primary cooling passage outlet 154A and the suction side 148 of the tip shroud 128 defines a second primary cooling passage outlet 154B. Nevertheless, each of the first and second primary cooling passage outlets 154A, 154B may be defined by either the pressure side 146 or the suction side 148 of the tip shroud 128.

上述したように、翼形部126、移行部分150、および先端シュラウド128は、その中に第1および第2の一次冷却通路152A、152Bを集合的に画定する。より具体的には、翼形部126は、第1の一次冷却通路152Aの翼形部分156Aと、第2の一次冷却通路152Bの翼形部分156Bと、を画定する。ロータブレード100の移行部分150は、第1の一次冷却通路152Aの移行部分158Aと、第2の一次冷却通路152Bの移行部分158Bと、を画定する。好ましくは、移行部分158A、158Bは、ロータブレード100の冷却を向上させるように、ロータブレード100の移行部分150の外面180に近接して配置するべきである。すなわち、第1および第2の一次冷却通路152A、152Bの移行部分158A、158Bが移行部分150の外面180に近づくほど、冷却はより向上する。先端シュラウド128は、第1の一次冷却通路152Aの先端シュラウド部分160Aと、第2の一次冷却通路152Bの先端シュラウド部分160Bと、を画定する。   As described above, airfoil 126, transition portion 150, and tip shroud 128 collectively define first and second primary cooling passages 152A, 152B therein. More specifically, the airfoil 126 defines an airfoil portion 156A of the first primary cooling passage 152A and an airfoil portion 156B of the second primary cooling passage 152B. The transition portion 150 of the rotor blade 100 defines a transition portion 158A of the first primary cooling passage 152A and a transition portion 158B of the second primary cooling passage 152B. Preferably, the transition portions 158A, 158B should be located proximate to the outer surface 180 of the transition portion 150 of the rotor blade 100 so as to improve cooling of the rotor blade 100. That is, the closer the transition portions 158A, 158B of the first and second primary cooling passages 152A, 152B are to the outer surface 180 of the transition portion 150, the better the cooling. The tip shroud 128 defines a tip shroud portion 160A of the first primary cooling passage 152A and a tip shroud portion 160B of the second primary cooling passage 152B.

図5および図6は、第1および第2の一次冷却通路152A、152Bの翼形部分156A、156B、移行部分158A、158Bおよび先端シュラウド部分160A、160Bの異なる構成を示す。図6は、明確にするために、第2の一次冷却通路152Bを省略している。図5に示す実施形態では、第1および第2の一次冷却通路152A、152Bの翼形部分156A、156Bは直線状であり、第1および第2の一次冷却通路152A、152Bの移行部分158A、158Bおよび先端シュラウド部分160A、160Bは曲線状である。しかしながら、図6に示す実施形態では、第1の一次冷却通路152Aの翼形部分156Aおよび移行部分158Aは曲線状であり、先端シュラウド部分160Aは直線状である。それにもかかわらず、第1および第2の一次冷却通路152A、152Bの翼形部分156A、156B、移行部分158A、158B、および先端シュラウド部分160A、160Bのいずれかは、直線状、曲線状、またはこれらの任意の組み合わせであってもよい。   5 and 6 show different configurations of the airfoil portions 156A, 156B, transition portions 158A, 158B and tip shroud portions 160A, 160B of the first and second primary cooling passages 152A, 152B. FIG. 6 omits the second primary cooling passage 152B for clarity. In the embodiment shown in FIG. 5, the airfoil portions 156A, 156B of the first and second primary cooling passages 152A, 152B are straight and the transition portions 158A of the first and second primary cooling passages 152A, 152B, 158B and tip shroud portions 160A, 160B are curved. However, in the embodiment shown in FIG. 6, the airfoil portion 156A and transition portion 158A of the first primary cooling passage 152A are curved and the tip shroud portion 160A is straight. Nevertheless, any of the airfoil portions 156A, 156B, transition portions 158A, 158B, and tip shroud portions 160A, 160B of the first and second primary cooling passages 152A, 152B are straight, curved, or Any combination thereof may be used.

上述したように、図5に示す実施形態では、ロータブレード100の移行部分150はフィレット部分を有し、第2の一次冷却通路152Bの第2の移行部分158Bは曲線状である。この実施形態では、第2の一次冷却通路152Bの第2の移行部分158Bの曲率は、ほぼフィレット部分の曲率に従う。すなわち、第2の一次冷却通路152Bの移行部分158Bは、フィレット部分の全長に沿ってフィレット部分の外面から均一に離間されている。第1の一次冷却通路152Aの第1の移行部分158Aの湾曲もまた、ほぼフィレット部分の曲率に追従してもよい。それにもかかわらず、いくつかの実施形態では、第1および第2の一次冷却通路152A、152Bの第1および第2の移行部分158A、158Bの曲率は、フィレット部分の曲率に追従しなくてもよい。   As described above, in the embodiment shown in FIG. 5, the transition portion 150 of the rotor blade 100 has a fillet portion, and the second transition portion 158B of the second primary cooling passage 152B is curved. In this embodiment, the curvature of the second transition portion 158B of the second primary cooling passage 152B substantially follows the curvature of the fillet portion. That is, the transition portion 158B of the second primary cooling passage 152B is uniformly spaced from the outer surface of the fillet portion along the entire length of the fillet portion. The curvature of the first transition portion 158A of the first primary cooling passage 152A may also substantially follow the curvature of the fillet portion. Nevertheless, in some embodiments, the curvature of the first and second transitional portions 158A, 158B of the first and second primary cooling passages 152A, 152B may not follow the curvature of the fillet portion. Good.

第1および第2の一次冷却通路152A、152Bならびに対応する第1および第2の一次冷却通路出口154A、154Bは、任意の適切な断面形状を有することができる。一実施形態では、第1および第2の一次冷却通路152A、152Bならびに対応する第1および第2の一次冷却通路出口154A、154Bは、円形の断面形状を有する。他の実施形態では、第1および第2の一次冷却通路152A、152Bならびに対応する第1および第2の一次冷却通路出口154A、154Bは、図7に示すように卵形または楕円形の形状を有してもよい。対応する第1および/または第2の一次冷却通路出口154A、154Bが卵形断面を有する場合には、正圧側および/または負圧側側面146、148は、より薄く(すなわち、半径方向Rにより短い)てもよい。それにもかかわらず、第1および第2の一次冷却通路152A、152Bならびに対応する第1および第2の一次冷却通路出口154A、154Bは、任意の適切な断面形状であってもよい。第1の一次冷却通路152Aおよび第1の一次冷却通路出口154Aは、第2の一次冷却通路152Bおよび第2の一次冷却通路出口154Bと同じ断面形状または異なる断面形状を有してもよい。いくつかの実施形態では、第1および第2の一次冷却通路152A、152Bは、対応する第1および第2の一次冷却通路出口154A、154Bとは異なる断面形状を有してもよい。第1および第2の一次冷却通路152A、152Bは、好ましくは、一定の直径を有する。それにもかかわらず、第1および/または第2の一次冷却通路152A、152Bの直径は、その長さに沿って変化してもよい。図5に示す実施形態では、例えば、第1の一次冷却通路152Aは、第2の直径170より小さい第1の直径168を有する。   The first and second primary cooling passages 152A, 152B and the corresponding first and second primary cooling passage outlets 154A, 154B can have any suitable cross-sectional shape. In one embodiment, the first and second primary cooling passages 152A, 152B and the corresponding first and second primary cooling passage outlets 154A, 154B have a circular cross-sectional shape. In other embodiments, the first and second primary cooling passages 152A, 152B and the corresponding first and second primary cooling passage outlets 154A, 154B have an oval or elliptical shape as shown in FIG. You may have. If the corresponding first and / or second primary cooling passage outlets 154A, 154B have an oval cross section, the pressure side and / or suction side surfaces 146, 148 are thinner (ie shorter in the radial direction R). ) Nevertheless, the first and second primary cooling passages 152A, 152B and the corresponding first and second primary cooling passage outlets 154A, 154B may have any suitable cross-sectional shape. The first primary cooling passage 152A and the first primary cooling passage outlet 154A may have the same or different cross-sectional shapes as the second primary cooling passage 152B and the second primary cooling passage outlet 154B. In some embodiments, the first and second primary cooling passages 152A, 152B may have a different cross-sectional shape than the corresponding first and second primary cooling passage outlets 154A, 154B. The first and second primary cooling passages 152A, 152B preferably have a constant diameter. Nevertheless, the diameter of the first and / or second primary cooling passages 152A, 152B may vary along its length. In the embodiment shown in FIG. 5, for example, the first primary cooling passage 152 </ b> A has a first diameter 168 that is smaller than the second diameter 170.

第1および第2の一次冷却通路152A、152Bの各々は、その中に配置された1つまたは複数のタービュレータを含むことができる。1つまたは複数のタービュレータは、対応する一次冷却通路152A、152Bを通って流れる冷却空気中に乱流を生じさせ、それによってロータブレード100と冷却空気との間の熱伝達率を増加させる。図8A〜図8Cは、タービュレータの様々な実施形態を示す。例えば、1つまたは複数のタービュレータは、1つまたは複数の矩形突起172(図8A)、1つまたは複数の半球突起174(図8B)、1つまたは複数のディンプル176(図8C)、あるいはこれらの任意の組み合わせであってもよい。実際、1つまたは複数のタービュレータは、その中に乱流を生成する第1および/または第2の一次冷却通路152A、152B内に配置された任意の適切な特徴であってもよい。   Each of the first and second primary cooling passages 152A, 152B may include one or more turbulators disposed therein. The one or more turbulators create turbulence in the cooling air flowing through the corresponding primary cooling passages 152A, 152B, thereby increasing the heat transfer rate between the rotor blade 100 and the cooling air. 8A-8C show various embodiments of turbulators. For example, the one or more turbulators may include one or more rectangular protrusions 172 (FIG. 8A), one or more hemispherical protrusions 174 (FIG. 8B), one or more dimples 176 (FIG. 8C), or these Any combination of the above may be used. Indeed, the one or more turbulators may be any suitable feature disposed in the first and / or second primary cooling passages 152A, 152B that create turbulence therein.

いくつかの実施形態では、第1および第2の一次冷却通路152A、152Bの各々は、ジャケット付きコア182を使用して形成することができる。図9に示すように、ジャケット付きコア182は、コア材料186で充填された環状スリーブ184を含む。いくつかの実施形態では、環状スリーブ184は、ニッケルまたはニッケル系合金から形成され、コア材料186は、耐火性セラミック(例えば、シリカ、アルミナ、ムライトなど)である。ジャケット付きコア182は、第1および第2の一次冷却通路152A、152Bの形状などの様々な直線部分および/または曲線部分を有する構成に変形することができる。ジャケット付きコア182の断面形状はまた、図7に示す卵形断面を形成するように変形されてもよい。第1または第2の一次冷却通路152A、152Bの所望の形状に形成されると、ジャケット付きコア182は、ロータブレード100を形成するための鋳型188内に配置される。次いで、鋳型188は、ロータブレード100を形成するために使用される溶融材料190(例えば、溶融ニッケル系超合金)で充填される。鋳造プロセス中、鋳型188に注がれた溶融材料190は、環状スリーブ184を吸収する。この点に関して、環状スリーブ184およびロータブレード100を形成する材料は、鋳造プロセスの完了時にそれらの間に分離した境界が存在しないように十分に混合される。図9は、溶融材料190が鋳型188に注入された後、溶融材料190が環状スリーブ184を吸収する前のジャケット付きコア182を示す。コア材料186は、次に、鋳造後にロータブレード100から除去され(例えば、化学浸出により)、一次冷却通路が残される。しかしながら、代替的な実施形態では、第1および第2の一次冷却通路152A、152Bは、任意の適切な方法またはプロセスを用いて形成されてもよい。   In some embodiments, each of the first and second primary cooling passages 152A, 152B can be formed using a jacketed core 182. As shown in FIG. 9, the jacketed core 182 includes an annular sleeve 184 filled with a core material 186. In some embodiments, the annular sleeve 184 is formed from nickel or a nickel-based alloy and the core material 186 is a refractory ceramic (eg, silica, alumina, mullite, etc.). The jacketed core 182 can be modified into a configuration having various straight and / or curved portions, such as the shape of the first and second primary cooling passages 152A, 152B. The cross-sectional shape of the jacketed core 182 may also be modified to form the oval cross section shown in FIG. Once formed into the desired shape of the first or second primary cooling passages 152A, 152B, the jacketed core 182 is disposed within a mold 188 for forming the rotor blade 100. The mold 188 is then filled with a molten material 190 (eg, a molten nickel-based superalloy) that is used to form the rotor blade 100. During the casting process, molten material 190 poured into mold 188 absorbs annular sleeve 184. In this regard, the materials forming the annular sleeve 184 and the rotor blade 100 are thoroughly mixed so that there is no separate boundary between them upon completion of the casting process. FIG. 9 shows the jacketed core 182 after the molten material 190 has been injected into the mold 188 and before the molten material 190 absorbs the annular sleeve 184. The core material 186 is then removed from the rotor blade 100 after casting (eg, by chemical leaching), leaving a primary cooling passage. However, in alternative embodiments, the first and second primary cooling passages 152A, 152B may be formed using any suitable method or process.

上述したように、第1および第2の一次冷却通路152A、152Bは、ロータブレード100を通って冷却空気を導き、その様々な部分を冷却する。より具体的には、冷却空気(例えば、圧縮機部14(図1)から排出された空気)は、例えば吸気ポート124(図2)を通って第1および第2の一次冷却通路152A、152Bに入る。冷却空気は、第1および第2の一次冷却通路152A、152Bの少なくとも翼形部分156A、156B、移行部分158A、158B、および先端シュラウド部分160A、160Bを通って流れる。入口の位置に応じて、冷却空気はロータブレード100の他の部分を通って流れてもよい。例えば、吸気ポート124が第1および/または第2の一次冷却通路152A、152Bの入口である場合には、冷却空気は、根元部分122(図2)、シャンク部分116(図2)、およびプラットフォーム102(図2)を通って流れてもよい。第1および第2の一次冷却通路152A、152Bを流れている間に、冷却空気は、ロータブレード100から熱を吸収し、それを冷却する。すなわち、ロータブレード100からの熱は対流で冷却空気に伝達される。冷却空気は、対応する第1および第2の一次冷却通路出口154A、154Bを通って第1および第2の一次冷却通路152A、152Bから出て、高温ガス経路32(図1)に流入する。   As described above, the first and second primary cooling passages 152A, 152B guide cooling air through the rotor blade 100 and cool various portions thereof. More specifically, the cooling air (for example, air discharged from the compressor unit 14 (FIG. 1)) passes through the intake port 124 (FIG. 2), for example, and the first and second primary cooling passages 152A and 152B. to go into. Cooling air flows through at least the airfoil portions 156A, 156B, transition portions 158A, 158B, and tip shroud portions 160A, 160B of the first and second primary cooling passages 152A, 152B. Depending on the location of the inlet, the cooling air may flow through other parts of the rotor blade 100. For example, if the intake port 124 is the inlet of the first and / or second primary cooling passages 152A, 152B, the cooling air will flow to the root portion 122 (FIG. 2), the shank portion 116 (FIG. 2), and the platform It may flow through 102 (FIG. 2). While flowing through the first and second primary cooling passages 152A, 152B, the cooling air absorbs heat from the rotor blade 100 and cools it. That is, the heat from the rotor blade 100 is transferred to the cooling air by convection. Cooling air exits the first and second primary cooling passages 152A, 152B through corresponding first and second primary cooling passage outlets 154A, 154B and flows into the hot gas path 32 (FIG. 1).

図10は、ロータブレード100の代替的な実施形態を示す。この実施形態では、ロータブレード100は、第1の一次冷却通路152Aと流体連通する1つまたは複数の二次冷却通路をその中に画定する。以下にさらに詳細に説明するように、1つまたは複数の二次冷却通路は、第1および第2の一次冷却通路152A、152Bによって提供される対流冷却に加えて、またはその代わりに、ロータブレード100に膜冷却および/または追加の対流冷却を提供する。   FIG. 10 illustrates an alternative embodiment of the rotor blade 100. In this embodiment, rotor blade 100 defines therein one or more secondary cooling passages in fluid communication with first primary cooling passage 152A. As described in more detail below, the one or more secondary cooling passages may be in addition to or in place of the convective cooling provided by the first and second primary cooling passages 152A, 152B. 100 provides membrane cooling and / or additional convective cooling.

図10に示す実施形態では、ロータブレード100の先端シュラウド128は、その中に第1の二次冷却通路162Aおよび第2の二次冷却通路162Bを画定する。ロータブレード100の先端シュラウド128および移行部分150は、その中に第3の二次冷却通路162Cおよび第4の二次冷却通路162Dを集合的に画定する。他の実施形態では、ロータブレード100は、必要に応じてまたは所望されるように、より多くの、またはより少ない二次冷却通路を画定することができる。図10は、第1の一次冷却通路152Aのみを示しているが、追加の二次冷却通路は、ロータブレード100によって画定される他の一次冷却通路(例えば、第2の一次冷却通路152B)と流体連通してもよい。   In the embodiment shown in FIG. 10, the tip shroud 128 of the rotor blade 100 defines a first secondary cooling passage 162A and a second secondary cooling passage 162B therein. The tip shroud 128 and the transition portion 150 of the rotor blade 100 collectively define a third secondary cooling passage 162C and a fourth secondary cooling passage 162D therein. In other embodiments, the rotor blade 100 can define more or fewer secondary cooling passages as needed or desired. Although FIG. 10 shows only the first primary cooling passage 152A, additional secondary cooling passages may include other primary cooling passages defined by the rotor blade 100 (eg, the second primary cooling passage 152B). It may be in fluid communication.

図10に示すように、第1、第2、第3、および第4の二次冷却通路162A、162B、162C、162Dは、第1の一次冷却通路152Aから、それぞれ第1の二次冷却通路出口164A、第2の二次冷却通路出口164B、第3の二次冷却通路出口164C、および第4の二次冷却通路出口164Dまで延在する。図10に示す実施形態では、先端シュラウド128の半径方向外面142は、第1および第2の二次冷却通路出口164A、164Bを画定し、移行部分150は、第3および第4の二次冷却通路出口164C、164Dを画定する。他の実施形態では、移行部分150または先端シュラウド128の半径方向外面142のうちの1つは、第1、第2、第3、および第4の出口164A、164B、164C、164Dのすべてを画定することができる。それにもかかわらず、第1、第2、第3、および第4の出口164A、164B、164C、164Dは、移行部分150または先端シュラウド128の任意の表面によって画定されてもよい。   As shown in FIG. 10, the first, second, third, and fourth secondary cooling passages 162A, 162B, 162C, and 162D are respectively connected to the first secondary cooling passage from the first primary cooling passage 152A. Extends to outlet 164A, second secondary cooling passage outlet 164B, third secondary cooling passage outlet 164C, and fourth secondary cooling passage outlet 164D. In the embodiment shown in FIG. 10, the radially outer surface 142 of the tip shroud 128 defines first and second secondary cooling passage outlets 164A, 164B, and the transition portion 150 includes third and fourth secondary cooling. A passage outlet 164C, 164D is defined. In other embodiments, one of the transition portion 150 or the radially outer surface 142 of the tip shroud 128 defines all of the first, second, third, and fourth outlets 164A, 164B, 164C, 164D. can do. Nevertheless, the first, second, third, and fourth outlets 164A, 164B, 164C, 164D may be defined by any surface of the transition portion 150 or the tip shroud 128.

第1、第2、第3、および第4の二次冷却通路162A、162B、162C、162Dは、冷却空気をロータブレード100の外面に導くように配向することができる。より具体的には、第1および第2の二次冷却通路162A、162Bは、先端シュラウド128の半径方向外面142に空気を導くことができる。この点で、第1および第2の二次冷却通路162A、162Bは、好ましくは、先端シュラウド128の半径方向外面142に対してある角度で配向される。第3および第4の二次冷却通路162C、162Dは、移行部分150の外面180に空気を導くことができる。したがって、第3および第4の二次冷却通路162C、162Dは、移行部分150の外面180に対してある角度で配向されてもよい。実際、第3および第4の二次冷却通路162C、162Dは、移行部分150の外面180に対して接線方向に配向されてもよい。好ましくは、冷却空気は、ロータブレード100の外面に実質的に平行な第1、第2、第3、および第4の二次冷却通路162A、162B、162C、162Dから出る。第1、第2、第3、および第4の二次冷却通路162A、162B、162C、162Dを配向させて冷却空気をロータブレード100の外面に向けることによって、その膜冷却が容易になる。代替的な実施形態では、第1、第2、第3、および第4の二次冷却通路162A、162B、162C、162Dは、冷却空気をロータブレード100の外面に向けなくてもよい。   The first, second, third, and fourth secondary cooling passages 162 </ b> A, 162 </ b> B, 162 </ b> C, 162 </ b> D can be oriented to direct cooling air to the outer surface of the rotor blade 100. More specifically, the first and second secondary cooling passages 162A, 162B can direct air to the radially outer surface 142 of the tip shroud 128. In this regard, the first and second secondary cooling passages 162A, 162B are preferably oriented at an angle with respect to the radially outer surface 142 of the tip shroud 128. The third and fourth secondary cooling passages 162 </ b> C, 162 </ b> D can guide air to the outer surface 180 of the transition portion 150. Accordingly, the third and fourth secondary cooling passages 162C, 162D may be oriented at an angle with respect to the outer surface 180 of the transition portion 150. Indeed, the third and fourth secondary cooling passages 162C, 162D may be oriented tangential to the outer surface 180 of the transition portion 150. Preferably, the cooling air exits the first, second, third, and fourth secondary cooling passages 162A, 162B, 162C, 162D that are substantially parallel to the outer surface of the rotor blade 100. By orienting the first, second, third, and fourth secondary cooling passages 162A, 162B, 162C, 162D and directing cooling air to the outer surface of the rotor blade 100, film cooling is facilitated. In alternative embodiments, the first, second, third, and fourth secondary cooling passages 162A, 162B, 162C, 162D may not direct cooling air to the outer surface of the rotor blade 100.

プラグ166は、1つまたは複数の二次冷却通路を含む実施形態において、第1の一次冷却通路152Aの第1の一次冷却通路出口154Aに配置されてもよい。より具体的には、プラグ166は、第1の一次冷却通路出口154Aを通る冷却空気の流れを閉塞する。このようにして、第1の一次冷却通路152Aに存在する冷却空気のすべてが、第1、第2、第3、および第4の二次冷却通路162A、162B、162C、162Dに流入する。次に冷却空気は、対応する第1、第2、第3、または第4の二次冷却通路出口164A、164B、164C、164Dを通ってロータブレード100から出る。この点に関して、第1の一次冷却通路152Aは、プラグ166によって閉塞された場合にプレナムとして働き、第1、第2、第3、および第4の二次冷却通路162A、162B、162C、162Dに冷却空気を供給する。プラグ166は、第1の一次冷却通路152Aに圧入するか、さもなければ先端シュラウド128に固定して結合することができる。   The plug 166 may be disposed at the first primary cooling passage outlet 154A of the first primary cooling passage 152A in embodiments including one or more secondary cooling passages. More specifically, the plug 166 blocks the flow of cooling air passing through the first primary cooling passage outlet 154A. In this way, all of the cooling air present in the first primary cooling passage 152A flows into the first, second, third, and fourth secondary cooling passages 162A, 162B, 162C, 162D. The cooling air then exits the rotor blade 100 through the corresponding first, second, third, or fourth secondary cooling passage outlets 164A, 164B, 164C, 164D. In this regard, the first primary cooling passage 152A acts as a plenum when occluded by the plug 166, leading to the first, second, third, and fourth secondary cooling passages 162A, 162B, 162C, 162D. Supply cooling air. The plug 166 can be press-fit into the first primary cooling passage 152A or it can be fixedly coupled to the tip shroud 128.

第1、第2、第3、および第4の二次冷却通路162A、162B、162C、162Dは、任意の適切な構成および断面を有することができる。図10に示す実施形態では、第1、第2、第3、および第4の二次冷却通路162A、162B、162C、162Dは、すべて直線状である。それにもかかわらず、他の実施形態では、第1、第2、第3、および第4の二次冷却通路162A、162B、162C、162Dのいくつかまたはすべては、曲線状であってもよい。第1、第2、第3、および第4の二次冷却通路162A、162B、162C、162Dは、円形の断面形状または他の適切な形状を有することができる。第1、第2、第3、および第4の二次冷却通路162A、162B、162C、162Dの直径は、好ましくは、その長さに沿って均一であって、第1の一次冷却通路152Aの最小直径(例えば、直径168(図5))よりも小さい。それにもかかわらず、第1、第2、第3、および第4の二次冷却通路162A、162B、162C、162Dの直径は、不均一であって、第1の一次冷却通路152Aの最小直径と同じかそれより大きくてもよい。   The first, second, third, and fourth secondary cooling passages 162A, 162B, 162C, 162D may have any suitable configuration and cross section. In the embodiment shown in FIG. 10, the first, second, third, and fourth secondary cooling passages 162A, 162B, 162C, 162D are all linear. Nevertheless, in other embodiments, some or all of the first, second, third, and fourth secondary cooling passages 162A, 162B, 162C, 162D may be curved. The first, second, third, and fourth secondary cooling passages 162A, 162B, 162C, 162D may have a circular cross-sectional shape or other suitable shape. The diameters of the first, second, third, and fourth secondary cooling passages 162A, 162B, 162C, 162D are preferably uniform along their length, and the first primary cooling passage 152A It is smaller than the minimum diameter (eg, diameter 168 (FIG. 5)). Nevertheless, the diameters of the first, second, third, and fourth secondary cooling passages 162A, 162B, 162C, 162D are non-uniform and are the same as the minimum diameter of the first primary cooling passage 152A. It can be the same or larger.

第1、第2、第3、および第4の二次冷却通路162A、162B、162C、162Dは、任意の適切な方法で形成することができる。例えば、第1、第2、第3、および第4の二次冷却通路162A、162B、162C、162Dは、鋳造後にロータブレード100を穿孔または機械加工することによって形成することができる。他の実施形態では、第1、第2、第3、および第4の二次冷却通路162A、162B、162C、162Dは、例えばジャケット付きコア182(図9)を使用して鋳造プロセス中に形成することができる。   The first, second, third, and fourth secondary cooling passages 162A, 162B, 162C, 162D can be formed in any suitable manner. For example, the first, second, third, and fourth secondary cooling passages 162A, 162B, 162C, 162D can be formed by drilling or machining the rotor blade 100 after casting. In other embodiments, the first, second, third, and fourth secondary cooling passages 162A, 162B, 162C, 162D are formed during the casting process using, for example, a jacketed core 182 (FIG. 9). can do.

第1、第2、第3、および第4の二次冷却通路162A、162B、162C、162Dは、ロータブレード100に膜冷却および/または対流冷却を提供する。より詳細には、冷却空気は、第1の一次冷却通路152Aを通って流れ、これにより、上で詳細に説明したように、ロータブレード100からの熱を対流により吸収する。プラグ166は、冷却空気が第1の一次冷却通路出口154Aを通って第1の一次冷却通路152Aから出るのを防止する。このように、第1の一次冷却通路152Aは、プラグ166によって閉塞された場合にプレナムとして働き、第1、第2、第3、および第4の二次冷却通路162A、162B、162C、162Dに冷却空気を供給する。次に冷却空気は、対応する第1、第2、第3、および第4の出口164A、164B、164C、164Dを通って、第1、第2、第3、および第4の二次冷却通路162A、162B、162C、162Dから出る。冷却空気は、第1、第2、第3、および第4の二次冷却通路162A、162B、162C、162Dを通って流れる間に、ロータブレード100からの熱を対流により吸収することができる。第1および第2の二次冷却通路162A、162Bは、冷却空気を先端シュラウド128の半径方向外面142に導き、冷却空気の膜をその上に形成することができる。第3および第4の二次冷却通路162C、162Dは、冷却空気を移行部分150の外面180に導き、冷却空気の膜をその上に形成することができる。冷却空気の膜は、高温ガス経路32を通って流れる燃焼ガス34からロータブレード100を断熱するためのバリアとして作用する。いくつかの実施形態では、二次冷却通路は、膜冷却を可能にするように配向されなくてもよい。   The first, second, third, and fourth secondary cooling passages 162A, 162B, 162C, 162D provide film cooling and / or convection cooling to the rotor blade 100. More specifically, the cooling air flows through the first primary cooling passage 152A, thereby absorbing the heat from the rotor blade 100 by convection as described in detail above. Plug 166 prevents cooling air from exiting first primary cooling passage 152A through first primary cooling passage outlet 154A. In this way, the first primary cooling passage 152A acts as a plenum when closed by the plug 166, leading to the first, second, third, and fourth secondary cooling passages 162A, 162B, 162C, 162D. Supply cooling air. Cooling air then passes through the corresponding first, second, third, and fourth outlets 164A, 164B, 164C, 164D to the first, second, third, and fourth secondary cooling passages. Exit from 162A, 162B, 162C, 162D. While the cooling air flows through the first, second, third, and fourth secondary cooling passages 162A, 162B, 162C, 162D, heat from the rotor blade 100 can be absorbed by convection. The first and second secondary cooling passages 162A, 162B can direct cooling air to the radially outer surface 142 of the tip shroud 128 and form a film of cooling air thereon. The third and fourth secondary cooling passages 162C, 162D can direct cooling air to the outer surface 180 of the transition portion 150 and form a film of cooling air thereon. The film of cooling air acts as a barrier to insulate the rotor blade 100 from the combustion gas 34 flowing through the hot gas path 32. In some embodiments, the secondary cooling passage may not be oriented to allow film cooling.

上で詳細に説明したように、第1および第2の一次冷却通路152A、152Bは、翼形部126、先端シュラウド128、および移行部分150を対流により冷却する。より具体的には、先端シュラウド128の正圧側および/または負圧側側面146、148は、第1および第2の一次冷却通路出口154A、154Bを画定する。この点で、第1および第2の一次冷却通路152A、152Bは、従来の冷却通路構成と比較して、先端シュラウド128の冷却を増加させる。さらに、第1および第2の一次冷却通路152A、152Bは、好ましくは、ロータブレード100の移行部分150の外面180の曲率に近接し、それに沿って配置される。このように、第1および第2の一次冷却通路152A、152Bはまた、従来の冷却通路構成を超えて移行部分150の冷却を向上させる。特定の実施形態では、第1、第2、第3、および第4の二次冷却通路162A、162B、162C、162Dは、膜冷却および/または追加の対流冷却を先端シュラウド128および移行部分150に提供し、それによってロータブレード100に追加の冷却を供給する。さらに、第1および第2の一次冷却通路152A、152Bおよび/または第1、第2、第3、および第4の二次冷却通路162A、162B、162C、162Dは、従来の冷却通路構成とは異なり、望ましくなくロータブレード100の重量を増加させることがない。   As described in detail above, the first and second primary cooling passages 152A, 152B cool the airfoil 126, tip shroud 128, and transition portion 150 by convection. More specifically, the pressure side and / or suction side surfaces 146, 148 of the tip shroud 128 define first and second primary cooling passage outlets 154A, 154B. In this regard, the first and second primary cooling passages 152A, 152B increase the cooling of the tip shroud 128 compared to conventional cooling passage configurations. Further, the first and second primary cooling passages 152A, 152B are preferably proximate and disposed along the curvature of the outer surface 180 of the transition portion 150 of the rotor blade 100. As such, the first and second primary cooling passages 152A, 152B also improve cooling of the transition portion 150 over conventional cooling passage configurations. In certain embodiments, the first, second, third, and fourth secondary cooling passages 162A, 162B, 162C, 162D provide membrane cooling and / or additional convective cooling to the tip shroud 128 and transition portion 150. Providing, thereby providing additional cooling to the rotor blade 100. Further, the first and second primary cooling passages 152A, 152B and / or the first, second, third, and fourth secondary cooling passages 162A, 162B, 162C, 162D are different from the conventional cooling passage configuration. In contrast, it does not undesirably increase the weight of the rotor blade 100.

この明細書は、本技術を開示するために実施例を用いており、最良の形態を含んでいる。また、いかなる当業者も本技術を実施することができるように実施例を用いており、任意のデバイスまたはシステムを製作し使用し、任意の組み込まれた方法を実行することを含んでいる。本技術の特許され得る範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到する他の実施例を含むことができる。このような他の実施例が請求項の字義通りの文言と異ならない構造要素を含む場合、または、それらが請求項の字義通りの文言と実質的な差異がない等価な構造要素を含む場合には、このような他の実施例は特許請求の範囲内であることを意図している。
[実施態様1]
ガスタービンエンジン(10)用のロータブレード(28,100)であって、
翼形部(126)と、
側面(146,148)および半径方向外面(106,142)を有する先端シュラウド(128)と、
前記先端シュラウド(128)を前記翼形部(126)に結合する移行部分(150)と、を含み、
前記翼形部(126)、前記移行部分(150)、および前記先端シュラウド(128)は、集合的にその中に一次冷却通路(152)を画定し、
前記一次冷却通路(152)は、前記先端シュラウド(128)の側面(146,148)によって画定される一次冷却通路出口(154)を含む、ロータブレード(28)。
[実施態様2]
前記先端シュラウド(128)の正圧側側面(146)は、前記一次冷却通路出口(154)を画定する、実施態様1に記載のロータブレード(28,100)。
[実施態様3]
前記先端シュラウド(128)の負圧側側面(148)は、前記一次冷却通路出口(154)を画定する、実施態様1に記載のロータブレード(28,100)。
[実施態様4]
前記先端シュラウド(128)は、前記一次冷却通路(152)と流体連通する二次冷却通路(162)を画定する、実施態様1に記載のロータブレード(28,100)。
[実施態様5]
前記二次冷却通路(162)は、前記一次冷却通路(152)から、前記先端シュラウド(128)の半径方向外面(106,142)によって画定される二次冷却通路出口(164)まで延在する、実施態様4に記載のロータブレード(28,100)。
[実施態様6]
前記一次冷却通路出口(154)に配置されたプラグ(166)をさらに含み、前記プラグ(166)は、前記二次冷却通路(162)を通る流体流れを導くために前記一次冷却通路出口(154)を通る流体流れを閉塞する、実施態様4に記載のロータブレード(28,100)。
[実施態様7]
前記二次冷却通路(162)は直線状である、実施態様4に記載のロータブレード(28,100)。
[実施態様8]
前記先端シュラウド(128)および前記移行部分(150)は、二次冷却通路(162)を集合的に画定し、前記二次冷却通路(162)は、前記一次冷却通路(152)から、前記移行部分(150)の外面によって画定される二次冷却通路出口(164)まで延在する、実施態様1に記載のロータブレード(28,100)。
[実施態様9]
前記ロータブレード(28,100)の前記移行部分(150)によって画定される前記一次冷却通路(152)の一部は、曲線状である、実施態様1に記載のロータブレード(28,100)。
[実施態様10]
前記翼形部(126)によって画定される前記一次冷却通路(152)の一部と前記先端シュラウド(128)によって画定される前記一次冷却通路(152)の一部とは、直線状である、実施態様9に記載のロータブレード(28,100)。
[実施態様11]
前記翼形部(126)によって画定される前記一次冷却通路(152)の一部と前記先端シュラウド(128)によって画定される前記一次冷却通路(152)の一部とは、曲線状である、実施態様9に記載のロータブレード(28,100)。
[実施態様12]
前記一次冷却通路(152)は、1つまたは複数のタービュレータを含む、実施態様1に記載のロータブレード(28,100)。
[実施態様13]
前記一次冷却通路出口(154)は、卵形断面を有する、実施態様1に記載のロータブレード(28,100)。
[実施態様14]
前記翼形部(126)、前記移行部分(150)、および前記先端シュラウド(128)は、集合的にその中に複数の一次冷却通路(152)を画定する、実施態様1に記載のロータブレード(28,100)。
[実施態様15]
ガスタービンエンジン(10)であって、
圧縮機部分(14)と、
燃焼部分(16)と、
1つまたは複数のロータブレード(28,100)を含むタービン部分(18)とを含み、各ロータブレード(28,100)は、
翼形部(126)と、
側面(146,148)および半径方向外面(106,142)を含む先端シュラウド(128)と、
前記先端シュラウド(128)を前記翼形部(126)に結合する移行部分(150)と、を含み、
前記翼形部(126)、前記移行部分(150)、および前記先端シュラウド(128)は、集合的にその中に一次冷却通路(152)を画定し、
前記一次冷却通路(152)は、前記先端シュラウド(128)の側面(146,148)によって画定される一次冷却通路出口(154)を含む、ガスタービンエンジン(10)。
[実施態様16]
前記一次冷却通路(152)から、前記先端シュラウド(128)の半径方向外面(106,142)によって画定される二次冷却通路出口(164)まで延在する二次冷却通路(162)をさらに含む、実施態様15に記載のガスタービンエンジン(10)。
[実施態様17]
前記一次冷却通路出口(154)に配置されたプラグ(166)をさらに含み、前記プラグ(166)は、前記二次冷却通路(162)を通る流体流れを導くために前記一次冷却通路出口(154)を通る流体流れを閉塞する、実施態様16に記載のガスタービンエンジン(10)。
[実施態様18]
前記先端シュラウド(128)および前記移行部分(150)は、二次冷却通路(162)を集合的に画定し、前記二次冷却通路(162)は、前記一次冷却通路(152)から、前記移行部分(150)の外面によって画定される二次冷却通路出口(164)まで延在する、実施態様15に記載のガスタービンエンジン(10)。
[実施態様19]
前記移行部分(150)によって画定される前記一次冷却通路(152)の一部は、曲線状である、実施態様15に記載のガスタービンエンジン(10)。
[実施態様20]
前記翼形部(126)によって画定される前記一次冷却通路(152)の一部と前記先端シュラウド(128)によって画定される前記一次冷却通路(152)の一部とは、直線状である、実施態様19に記載のガスタービンエンジン(10)。
This specification uses examples to disclose the technology, including the best mode. Also, examples are used to enable any person skilled in the art to practice the technology, including making and using any device or system and performing any integrated method. The patentable scope of the technology is defined by the claims, and may include other examples that occur to those skilled in the art. Where such other embodiments include structural elements that do not differ from the literal wording of the claims, or where they include equivalent structural elements that do not substantially differ from the literal wording of the claims. Such other embodiments are intended to be within the scope of the claims.
[Embodiment 1]
A rotor blade (28, 100) for a gas turbine engine (10) comprising:
An airfoil (126);
A tip shroud (128) having side surfaces (146, 148) and a radially outer surface (106, 142);
A transition portion (150) that couples the tip shroud (128) to the airfoil (126);
The airfoil (126), the transition portion (150), and the tip shroud (128) collectively define a primary cooling passageway (152) therein,
The rotor blade (28), wherein the primary cooling passage (152) includes a primary cooling passage outlet (154) defined by side surfaces (146, 148) of the tip shroud (128).
[Embodiment 2]
The rotor blade (28, 100) according to embodiment 1, wherein a pressure side (146) of the tip shroud (128) defines the primary cooling passage outlet (154).
[Embodiment 3]
2. The rotor blade (28, 100) according to embodiment 1, wherein a suction side surface (148) of the tip shroud (128) defines the primary cooling passage outlet (154).
[Embodiment 4]
2. The rotor blade (28, 100) of embodiment 1, wherein the tip shroud (128) defines a secondary cooling passage (162) in fluid communication with the primary cooling passage (152).
[Embodiment 5]
The secondary cooling passage (162) extends from the primary cooling passage (152) to a secondary cooling passage outlet (164) defined by a radially outer surface (106, 142) of the tip shroud (128). The rotor blade (28, 100) according to embodiment 4.
[Embodiment 6]
It further includes a plug (166) disposed at the primary cooling passage outlet (154), the plug (166) being adapted to direct the fluid flow through the secondary cooling passage (162) to the primary cooling passage outlet (154). The rotor blade (28, 100) according to embodiment 4, wherein the fluid flow through) is occluded.
[Embodiment 7]
Embodiment 6. The rotor blade (28, 100) of embodiment 4, wherein the secondary cooling passage (162) is straight.
[Embodiment 8]
The tip shroud (128) and the transition portion (150) collectively define a secondary cooling passage (162), and the secondary cooling passage (162) extends from the primary cooling passage (152) to the transition. The rotor blade (28, 100) of embodiment 1, extending to a secondary cooling passage outlet (164) defined by the outer surface of the portion (150).
[Embodiment 9]
2. The rotor blade (28, 100) of embodiment 1, wherein a portion of the primary cooling passageway (152) defined by the transition portion (150) of the rotor blade (28, 100) is curvilinear.
[Embodiment 10]
A portion of the primary cooling passage (152) defined by the airfoil (126) and a portion of the primary cooling passage (152) defined by the tip shroud (128) are linear. Embodiment 10. The rotor blade (28, 100) according to embodiment 9.
[Embodiment 11]
A portion of the primary cooling passage (152) defined by the airfoil (126) and a portion of the primary cooling passage (152) defined by the tip shroud (128) are curvilinear. Embodiment 10. The rotor blade (28, 100) according to embodiment 9.
[Embodiment 12]
2. The rotor blade (28, 100) of embodiment 1, wherein the primary cooling passage (152) includes one or more turbulators.
[Embodiment 13]
The rotor blade (28, 100) according to embodiment 1, wherein the primary cooling passage outlet (154) has an oval cross section.
[Embodiment 14]
2. The rotor blade of embodiment 1, wherein the airfoil (126), the transition portion (150), and the tip shroud (128) collectively define a plurality of primary cooling passages (152) therein. (28,100).
[Embodiment 15]
A gas turbine engine (10) comprising:
A compressor part (14);
A combustion part (16);
A turbine portion (18) including one or more rotor blades (28, 100), each rotor blade (28, 100) comprising:
An airfoil (126);
A tip shroud (128) including side surfaces (146, 148) and a radially outer surface (106, 142);
A transition portion (150) that couples the tip shroud (128) to the airfoil (126);
The airfoil (126), the transition portion (150), and the tip shroud (128) collectively define a primary cooling passageway (152) therein,
The gas turbine engine (10), wherein the primary cooling passage (152) includes a primary cooling passage outlet (154) defined by side surfaces (146, 148) of the tip shroud (128).
[Embodiment 16]
Further included is a secondary cooling passage (162) extending from the primary cooling passage (152) to a secondary cooling passage outlet (164) defined by a radially outer surface (106, 142) of the tip shroud (128). A gas turbine engine (10) according to embodiment 15,.
[Embodiment 17]
It further includes a plug (166) disposed at the primary cooling passage outlet (154), the plug (166) being adapted to direct the fluid flow through the secondary cooling passage (162) to the primary cooling passage outlet (154). The gas turbine engine (10) of embodiment 16, wherein the fluid flow through the
[Embodiment 18]
The tip shroud (128) and the transition portion (150) collectively define a secondary cooling passage (162), and the secondary cooling passage (162) extends from the primary cooling passage (152) to the transition. The gas turbine engine (10) of embodiment 15, extending to a secondary cooling passage outlet (164) defined by an outer surface of the portion (150).
[Embodiment 19]
The gas turbine engine (10) of embodiment 15, wherein a portion of the primary cooling passageway (152) defined by the transition portion (150) is curvilinear.
[Embodiment 20]
A portion of the primary cooling passage (152) defined by the airfoil (126) and a portion of the primary cooling passage (152) defined by the tip shroud (128) are linear. A gas turbine engine (10) according to embodiment 19.

10 ガスタービンエンジン
12 入口部
14 圧縮機部
16 燃焼部
18 タービン部
20 排気部
22 シャフト
24 ロータシャフト
26 ロータディスク
28 ロータブレード
30 外側ケーシング
32 高温ガス経路
34 燃焼ガス
100 ロータブレード
102 プラットフォーム
104 プラットフォームの半径方向内面
106 プラットフォームの半径方向外面
108 プラットフォームの前縁面
110 プラットフォームの後縁面
112 プラットフォームの正圧側スラッシュ面
114 プラットフォームの負圧側スラッシュ面
116 シャンク部分
118 エンジェルウィング
120 シャンクポケット
122 根元部分
124 吸気ポート
126 翼形部
128 先端シュラウド
130 翼形部根元
132 翼形部翼幅
134 翼形部の正圧側壁
136 翼形部の負圧側壁
138 前縁
140 後縁
142 先端シュラウドの半径方向外面
144 レール
146 先端シュラウドの正圧側側面
148 先端シュラウドの負圧側側面
150 移行部分
152 一次冷却通路
152A 第1の一次冷却通路
152B 第2の一次冷却通路
154A 第1の一次冷却通路出口
154B 第2の一次冷却通路出口
156A 冷却通路の翼形部分
156B 冷却通路の翼形部分
158A 第1の冷却通路の移行部分
158B 第2の冷却通路の移行部分
160A 冷却通路の先端シュラウド部分
160B 冷却通路の先端シュラウド部分
162A 第1の二次冷却通路
162B 第2の二次冷却通路
162C 第3の二次冷却通路
162D 第4の二次冷却通路
164A 第1の二次冷却通路出口
164B 第2の二次冷却通路出口
164C 第3の二次冷却通路出口
164D 第4の二次冷却通路出口
166 プラグ
168 第1の直径
170 第2の直径
172 矩形突起
174 半球突起
176 ディンプル
178 先端シュラウドの半径方向内面
180 移行部分の外面
182 ジャケット付きコア
184 環状スリーブ
186 コア材料
188 鋳型
190 溶融材料
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Gas turbine engine 12 Inlet part 14 Compressor part 16 Combustion part 18 Turbine part 20 Exhaust part 22 Shaft 24 Rotor shaft 26 Rotor disk 28 Rotor blade 30 Outer casing 32 Hot gas path 34 Combustion gas 100 Rotor blade 102 Platform 104 Radius of platform Directional inner surface 106 platform radially outer surface 108 platform leading edge surface 110 platform trailing edge surface 112 platform pressure side slash surface 114 platform suction side slash surface 116 shank portion 118 angel wing 120 shank pocket 122 root portion 124 intake port 126 Airfoil 128 Tip shroud 130 Airfoil root 132 Airfoil span 134 Airfoil pressure side wall 136 Airfoil Pressure wall 138 Leading edge 140 Trailing edge 142 Radial outer surface 144 of tip shroud Rail 146 Pressure side surface 148 of tip shroud Pressure side surface 150 of tip shroud Transition portion 152 Primary cooling passage 152A First primary cooling passage 152B Second primary cooling passage Cooling passage 154A First primary cooling passage outlet 154B Second primary cooling passage outlet 156A Cooling passage airfoil portion 156B Cooling passage airfoil portion 158A First cooling passage transition portion 158B Second cooling passage transition portion 160A Cooling passage tip shroud portion 160B Cooling passage tip shroud portion 162A First secondary cooling passage 162B Second secondary cooling passage 162C Third secondary cooling passage 162D Fourth secondary cooling passage 164A First Secondary cooling passage outlet 164B Second secondary cooling passage outlet 164C Third two Cooling passage outlet 164D Fourth secondary cooling passage outlet 166 Plug 168 First diameter 170 Second diameter 172 Rectangular protrusion 174 Hemispherical protrusion 176 Dimple 178 Radial inner surface 180 of tip shroud Outer surface 182 of transition portion Core 184 with jacket Ring Sleeve 186 Core material 188 Mold 190 Melted material

Claims (15)

ガスタービンエンジン(10)用のロータブレード(28,100)であって、
翼形部(126)と、
側面(146,148)および半径方向外面(106,142)を有する先端シュラウド(128)と、
前記先端シュラウド(128)を前記翼形部(126)に結合する移行部分(150)と、を含み、
前記翼形部(126)、前記移行部分(150)、および前記先端シュラウド(128)は、集合的にその中に一次冷却通路(152)を画定し、
前記一次冷却通路(152)は、前記先端シュラウド(128)の側面(146,148)によって画定される一次冷却通路出口(154)を含む、ロータブレード(28)。
A rotor blade (28, 100) for a gas turbine engine (10) comprising:
An airfoil (126);
A tip shroud (128) having side surfaces (146, 148) and a radially outer surface (106, 142);
A transition portion (150) that couples the tip shroud (128) to the airfoil (126);
The airfoil (126), the transition portion (150), and the tip shroud (128) collectively define a primary cooling passageway (152) therein,
The rotor blade (28), wherein the primary cooling passage (152) includes a primary cooling passage outlet (154) defined by side surfaces (146, 148) of the tip shroud (128).
前記先端シュラウド(128)の正圧側側面(146)は、前記一次冷却通路出口(154)を画定する、請求項1に記載のロータブレード(28,100)。   The rotor blade (28, 100) of claim 1, wherein a pressure side (146) of the tip shroud (128) defines the primary cooling passage outlet (154). 前記先端シュラウド(128)の負圧側側面(148)は、前記一次冷却通路出口(154)を画定する、請求項1に記載のロータブレード(28,100)。   The rotor blade (28, 100) of claim 1, wherein a suction side (148) of the tip shroud (128) defines the primary cooling passage outlet (154). 前記先端シュラウド(128)は、前記一次冷却通路(152)と流体連通する二次冷却通路(162)を画定する、請求項1に記載のロータブレード(28,100)。   The rotor blade (28, 100) of claim 1, wherein the tip shroud (128) defines a secondary cooling passage (162) in fluid communication with the primary cooling passage (152). 前記二次冷却通路(162)は、前記一次冷却通路(152)から、前記先端シュラウド(128)の半径方向外面(106,142)によって画定される二次冷却通路出口(164)まで延在する、請求項4に記載のロータブレード(28,100)。   The secondary cooling passage (162) extends from the primary cooling passage (152) to a secondary cooling passage outlet (164) defined by a radially outer surface (106, 142) of the tip shroud (128). The rotor blade (28, 100) according to claim 4. 前記一次冷却通路出口(154)に配置されたプラグ(166)をさらに含み、前記プラグ(166)は、前記二次冷却通路(162)を通る流体流れを導くために前記一次冷却通路出口(154)を通る流体流れを閉塞する、請求項4に記載のロータブレード(28,100)。   It further includes a plug (166) disposed at the primary cooling passage outlet (154), the plug (166) being adapted to direct the fluid flow through the secondary cooling passage (162) to the primary cooling passage outlet (154). The rotor blade (28, 100) according to claim 4, wherein the fluid flow through 前記二次冷却通路(162)は直線状である、請求項4に記載のロータブレード(28,100)。   The rotor blade (28, 100) according to claim 4, wherein the secondary cooling passage (162) is straight. 前記先端シュラウド(128)および前記移行部分(150)は、二次冷却通路(162)を集合的に画定し、前記二次冷却通路(162)は、前記一次冷却通路(152)から、前記移行部分(150)の外面によって画定される二次冷却通路出口(164)まで延在する、請求項1に記載のロータブレード(28,100)。   The tip shroud (128) and the transition portion (150) collectively define a secondary cooling passage (162), and the secondary cooling passage (162) extends from the primary cooling passage (152) to the transition. The rotor blade (28, 100) of claim 1, extending to a secondary cooling passage outlet (164) defined by an outer surface of the portion (150). 前記ロータブレード(28,100)の前記移行部分(150)によって画定される前記一次冷却通路(152)の一部は、曲線状である、請求項1に記載のロータブレード(28,100)。   The rotor blade (28, 100) of claim 1, wherein a portion of the primary cooling passageway (152) defined by the transition portion (150) of the rotor blade (28, 100) is curved. 前記翼形部(126)によって画定される前記一次冷却通路(152)の一部と前記先端シュラウド(128)によって画定される前記一次冷却通路(152)の一部とは、直線状である、請求項9に記載のロータブレード(28,100)。   A portion of the primary cooling passage (152) defined by the airfoil (126) and a portion of the primary cooling passage (152) defined by the tip shroud (128) are linear. The rotor blade (28, 100) according to claim 9. 前記翼形部(126)によって画定される前記一次冷却通路(152)の一部と前記先端シュラウド(128)によって画定される前記一次冷却通路(152)の一部とは、曲線状である、請求項9に記載のロータブレード(28,100)。   A portion of the primary cooling passage (152) defined by the airfoil (126) and a portion of the primary cooling passage (152) defined by the tip shroud (128) are curvilinear. The rotor blade (28, 100) according to claim 9. 前記一次冷却通路(152)は、1つまたは複数のタービュレータを含む、請求項1に記載のロータブレード(28,100)。   The rotor blade (28, 100) of any preceding claim, wherein the primary cooling passage (152) includes one or more turbulators. 前記一次冷却通路出口(154)は、卵形断面を有する、請求項1に記載のロータブレード(28,100)。   The rotor blade (28, 100) of claim 1, wherein the primary cooling passage outlet (154) has an oval cross section. 前記翼形部(126)、前記移行部分(150)、および前記先端シュラウド(128)は、集合的にその中に複数の一次冷却通路(152)を画定する、請求項1に記載のロータブレード(28,100)。   The rotor blade of claim 1, wherein the airfoil (126), the transition portion (150), and the tip shroud (128) collectively define a plurality of primary cooling passages (152) therein. (28,100). ガスタービンエンジン(10)であって、
圧縮機部分(14)と、
燃焼部分(16)と、
1つまたは複数のロータブレード(28,100)を含むタービン部分(18)とを含み、各ロータブレード(28,100)は、
翼形部(126)と、
側面(146,148)および半径方向外面(106,142)を含む先端シュラウド(128)と、
前記先端シュラウド(128)を前記翼形部(126)に結合する移行部分(150)と、を含み、
前記翼形部(126)、前記移行部分(150)、および前記先端シュラウド(128)は、集合的にその中に一次冷却通路(152)を画定し、
前記一次冷却通路(152)は、前記先端シュラウド(128)の側面(146,148)によって画定される一次冷却通路出口(154)を含む、ガスタービンエンジン(10)。
A gas turbine engine (10) comprising:
A compressor part (14);
A combustion part (16);
A turbine portion (18) including one or more rotor blades (28, 100), each rotor blade (28, 100) comprising:
An airfoil (126);
A tip shroud (128) including side surfaces (146, 148) and a radially outer surface (106, 142);
A transition portion (150) that couples the tip shroud (128) to the airfoil (126);
The airfoil (126), the transition portion (150), and the tip shroud (128) collectively define a primary cooling passageway (152) therein,
The gas turbine engine (10), wherein the primary cooling passage (152) includes a primary cooling passage outlet (154) defined by side surfaces (146, 148) of the tip shroud (128).
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